Hauptstromkreis

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Bei der elektrischen Ausrüstung der Triebzüge begannen die grössten Unterschiede der einzelnen Varianten. Je nach Konfiguration waren die Züge anders gestaltet worden. Das führt dazu, dass wir uns den Hauptstromkreis in einem eigenen Kapitel ansehen müssen. Eine Massnahme, die berücksichtigt, dass hier nicht weniger als vier verschiedene Fahrzeuge vorgestellt werden müssen, die sich einfach in einer Hülle befanden, die identisch war.

Jedoch kann man jetzt auf die einzelnen Baureihen Rücksicht nehmen und so die Angelegenheit mit den vier unterschiedlichen Modellen für den Laien doch noch etwas vereinfachen. Beginnen wir daher bei der elektrischen Ausrüstung, wie bei allen elektrischen Fahrzeugen bei der Fahrleitung.

Doch genau dort wurde es schon kompliziert, denn es gab davon in Europa vier unterschiedliche Stromsysteme, die gerade bei internationalen Liefer-ungen wichtig werden.

Es kamen vier verschiedene Fahrleitungen mit drei unterschiedlichen Spann-ungen zur Anwendung. Einzig für die in Frankreich noch verwendete Gleichspannung mit 1 500 Volt Gleichstrom war bei den Staatsbahnen eigentlich kein Fahrzeug vorhanden.

Wobei wir schnell erkennen werden, dass auch diese Spannung eigentlich für die Triebzüge der Baureihe RABe 524 kein Problem gewesen wären. Jedoch musste die Spannung auf das Fahrzeug übertragen werden.

Beginnen wir mit dem Stromabnehmer, den es bei allen Triebzügen gab. Es war das Modell, das bei den Fahrleitungen in der Schweiz angewendet wurde. Das Exemplar wurde dabei auf dem Dach des Moduls C auf der Seite des Triebkopfes montiert. Zum Einbau kaum ein Einholmstromabnehmer, dessen offene Seite gegen den Triebkopf und das Knie genannte Gelenk, gegen das Modul C zeigten. Dadurch konnte man den Stromabnehmer ganz am Fahrzeugende über dem Jakobsdrehgestell montieren.

Der Einholmstromabnehmer entsprach den neusten Modellen, wie Sie schon bei den Triebzügen RABe 520 verwendet wurden. So wurde auch hier der Bügel mit Hilfe von Druckluft gehoben. Das von älteren Modellen her bekannte Spiel mit den Federn war auch hier vorhanden, so dass der Anpressdruck optimal eingestellt werden konnte. Zudem war eine Höhenbegrenzung vorhanden, die ein Durchstrecken oder überschlagen des Bügels verhinderte.

Entgegenüber den bisher in der Schweiz verbreiteten Einholm-stromabnehmern mit einer Wippenfederung aus Gummi, wurde hier eine Federung mit Schraubenfedern und Reibungsdämpfung installiert.

Damit konnten nahezu gleichbleibende Feder- und Dämpfungs-eigenschaften und damit ein guter Kontakt mit der Fahrleitung erreicht werden. Zudem reduzierten diese Federn auch den Auf-wand beim Unterhalt der Bügel.

Das Schleifstück wurde zudem mit einer Schleifleistenüber-wachung ausgerüstet. Die Erfassung von gefürchteten Schleif-leistenbrüchen erfolgte mit Druckluft und der Bruch führte dazu, dass der Stromabnehmer gesenkt wurde.

Ergänzend wurde noch ein Schlagschutz montiert, der den Stromabnehmer bei einem Schlag ebenfalls sofort senkte. Auch das waren mittlerweile Massnahmen, die durchaus üblich waren und in einigen Ländern waren sie sogar vorgeschrieben worden.

Die Schleifleiste wurde mit zwei Schleifstücken ausgerüstet und hatte eine maximale Breite von 1 450 Millimetern erhalten. Sie konnten einzeln ausgewechselt werden und bestanden aus Kohle. Wegen der grösseren Breite der Schleifleisten mussten jedoch die Notlaufhörner isoliert ausgeführt werden. Damit konnten die Züge in der Schweiz ohne Einschränkung auf allen normalspurigen und mit Wechselstrom elektrifizierten Strecken verkehren.

Somit hätten wir den Stromabnehmer der Baureihe RABe 523 bereits behandelt. Diese nur für den Einsatz in der Schweiz bestimmten Triebzüge hatten keinen weiteren Pantographen, so dass der Zug bei einem Defekt am Stromabnehmer nicht mehr eingesetzt werden konnte. Jedoch waren in diesem Bereich Schäden selten und eine Lösung mit nur einem Modell war in der Schweiz bei Zügen im Regionalverkehr seit Jahren üblich.

Bei den weiteren Baureihen können wir uns die Betrachtung des Stromabnehmers ersparen. Unterschiedlich waren nur die Schleifleisten und im Fall der Baureihe RABDe 524 die Farbe. Montiert wurde dieser Bügel auf dem Modul D und somit beim anderen Triebkopf. Dabei ist eigentlich nur zu erwähnen, dass dieses Modul bei den Zügen mit den Nummern 524 101 bis 524 117 ebenfalls ein Modul C war. Doch das ist eigentlich nebensächlich.

Beginnen wir bei den Schleifleisten der Triebzüge RABe 521. Diese konnten in Deutschland verkehren und mussten daher zwingend über einen Stromabnehmer mit Schleifleistenüberwachung verfügen. Die Leisten dieses Bügels besassen eine Breite von 1 950 mm.

Da dieses Schleifstück jedoch nicht innerhalb der Verkleidung Platz hatte, musste diese in dem Bereich angepasst werden. Auch hier kamen wegen der Isolationsstrecken in der Schweiz isolierte Notlauf-hörner zum Einsatz.

Nach den Normen für Frankreich baute man den zweiten Stromabnehmer der RABe 522 auf. Die Schleifleisten waren für Fahrten unter Wechselstrom ausgelegt worden. Die Breite entsprach dem Modell für die Schweiz und auch die Ausrüstung mit Kohle war identisch.

Einzig die Einstellungen bei der Schleifleistenüberwachung waren verändert worden. Trotzdem konnte der jeweils andere Bügel als Ersatz verwendet werden.

Schliesslich waren noch die Triebzüge der Baureihe RABe 524. Diese Züge hatten einen zweiten Stromabnehmer nach den Normen für Italien erhalten. Daher wurde der Stromabnehmer rot gestrichen und mit Schleifleisten aus Kupfer ausgerüstet. Zur Verminderung der Reibung mussten diese jedoch geschmiert werden. Bei der Breite entsprachen die Leisten jedoch dem Modell für die Schweiz, so dass auch hier ein Notbügel vorhanden war.

Die vom gehobenen Stromabnehmer auf das Fahrzeug übertragene Spannung aus der Fahrleitung wurde der Dachleitung zugeführt. Diese führte über die Zwischenwagen zu den jeweiligen Triebköpfen. Dabei wurden, dort wo vorhanden, die beiden Stromabnehmer miteinander verbunden. Jedoch war natürlich auch der weitere Verlauf der elektrischen Versorgung angeschlossen worden. Es gab jedoch keine von den Stromsystemen getrennte Dachleitung.

Nicht mehr verwendet wurde, die auf Isolatoren abge-stützte Stromschiene. An deren Stelle wurde ein Hochspann-ungskabel verwendet. Dieses konnte auf dem Dach abgelegt werden, dadurch entstand auch bei hohen Geschwindig-keiten kein unnötiger Lärm.

Das Kabel bot zudem den Vorteil, dass bei den Gelenken keine aufwendige Konstruktion erstellt werden musste. Die Dachleitung wurde somit stark vereinfacht.

Danach verzweigte sich der Leitungsfluss auf die Antriebs-stränge der jeweiligen Triebköpfe. Die nun folgende elektri-sche Ausrüstung war daher redundant aufgebaut worden.

So führte ein schwerer Fehler in einem Antriebsstrang nicht zum Ausfall des Fahrzeuges und der Triebzug konnte mit halber Leistung noch weiter verkehren.

Dadurch erreichte man eine sehr hohe Verfügbarkeit des Zuges. Beim Beschrieb kann man sich daher auf einen Triebkopf beschränken.

Da wir drei unterschiedliche Spannungen aus der Fahrleit-ung beziehen konnten, musste der nachfolgende Verlauf der Energie geteilt werden. Dabei unterteilten sich diese jedoch nur in Wechsel- und Gleichstrom.

Da nur die Baureihe RABe 524 mit Gleichstrom verkehren konnte, beginnen wir mit den anderen drei Varianten. Dabei waren die Reihen RABe 521 und RABe 523 grundsätzlich gleich aufgebaut worden und müssen nicht unterschieden werden.

Wir können daher den Teil für Wechselstrom anhand der Baureihe RABe 522 ansehen. Dieser Triebzug konnte sowohl unter 15 000 Volt 16.7 Hertz und 25 000 Volt und 50 Hertz eingesetzt werden. Die hier erwähnten Punkte galten daher, sofern nichts anderes erwähnt wurde, auch für die tiefere Spannung und damit für die Varianten RABe 521 und RABe 523, die nur mit der in der Schweiz üblichen Spannung verkehren konnten.

Vorgreifend kann erwähnt werden, dass die Triebzüge der Baureihe RABe 523, die nach der Entwicklung der Reihe RABe 522 ausgeliefert wurden, speziell waren.

Diese Züge waren vom technischen Aufbau her so ausge-führt worden, dass sie auch mit 25 000 Volt und 50 Hertz hätten verkehren können. Die entsprechende Spannung wurde jedoch von der Leittechnik nicht unterstützt und stand daher auch nicht zur Verfügung.

Seit einigen Jahren war es üblich, dass die Spannung der Fahrleitung nach dem Heben des Stromabnehmers ange-zeigt wurde. Daher war dazu vor dem Hauptschalter ein Primärstromwandler eingebaut worden.

Diesen Primärstromwandler benutzte man nicht nur zur An-zeige, sondern damit wurde auch erfasst, welches System von der Fahrleitung angeboten wurde. Daher wurde das Sig-nal der Steuerung und nicht der Anzeige im Führerstand zu-geführt.

An der Dachleitung angeschlossen war der Hauptschalter. Dieser hatte die Aufgabe den Triebkopf von der Fahrleitung zu trennten. Dadurch konnte jeder Endwagen unabhängig abgeschaltet werden. Dieser Schalter wurde mit dem Erdungsschalter und dem Überspannungsableiter ergänzt. Es entstand dabei eine einheitliche Baugruppe. Bei den Triebzügen RABe 521, 523 und 524 wurde dieser Ableiter für die niedere Spannung von 15 000 Volt eingestellt.

Man verwendete einen Vakuumhauptschalter vom Typ RM531. Diese neuartigen Hauptschalter zeichneten sich durch ein geringeres Gewicht und eine sehr hohe Kurzschlussleistung aus. So war jeder Hauptschalter in der Lage Kurzschlüsse mit einer Leistung von 375 MVA sicher abzuschalten. Auch hier wurde auf das bewährte Modell der Baureihe RABe 520 zurückgegriffen. Die höhere Spannung von 25 000 Volt bildete dabei kein Problem.

Die Triebzüge wurden mit einem Ver-brauchszähler für die Energie verseh-en. Solche Einrichtungen waren in einigen Ländern vorgeschrieben und sie dienten dazu, den Verbrauch, wie in einem normalen Haus, zu erfassen.

Wie bei Ihnen, wo das Gerät nach den Hauptsicherungen eingebaut wurde, war es bei den Zügen unmittelbar nach dem Hauptschalter eingebaut worden. Die Bahnen bezahlten so nur die bezo-gene Energie.

Ein weiteres Hochspannungskabel lei-tete die geschaltete Spannung der Fahrleitung vom Hauptschalter zum Transformator weiter.

Die in diesem Bereich benötigten Iso-latoren waren jedoch nicht mehr aus Porzellan. Vielmehr kamen neu ent-wickelte Stützisolatoren aus Silikon zur Anwendung.

Deren Vorteil lag bei der geringeren Anfälligkeit auf Beschädigungen. Zu-dem waren sie etwas leichter, was jedoch eher vernachlässigt werden konnte.

Der Transformator selber wurde eben-falls auf dem Dach montiert und diente gleichzeitig als Abdeckung für die Maschinenräume. Er musste auf dem Dach montiert werden, da der sonst bei Triebwagen verwendete Platz unter dem Fahrzeugboden nicht zur Verfügung stand. Dabei kamen jedoch nicht bei allen Modellen die gleichen Transformatoren zum Einbau. Jedoch war die zweite Spannung nur ein Grund für die Anpassung.

Bevor wir die Anpassungen der Spulen ansehen, müssen wir ein Wort über deren Isolation und Kühlung verlieren. Mit Ausnahme der Modelle nach dem Baumuster Flirt 3 wurden Transformatoren verwendet, die mit Flüssigkeit gekühlt wurden. Das dabei verwendete Transformatoröl war nicht mit PCB durchsetzt worden und es diente auch zur Verbesserung der Isolation. Die Kühlung erfolgte unmittelbar beim Transformator mit einer angebaut Kühleinheit.

Die Leistung des Transformators war so ausgelegt worden, dass die Kühleinheit nicht ständig unter voller Leistung arbeiten musste und daher über thermische Reserven verfügte.

Das führte dazu, dass das Transformatoröl von der Ölpumpe durch den Kühler gepresst wurde, dessen Ventilation jedoch nur lief, wenn dies auf Grund der Tem-peratur erforderlich war. So konnten die Geräusche der Ventilatoren verringert werden.

Bei den neusten Triebzügen der Baureihe RABe 523, also jene Modelle, die nach dem Muster Flirt 3 gebaut wurden, gab es Änderung. Hier kam ein Transformator zur Anwendung, der kein Öl mehr benötigte.

Die Kühlung dieser Trockentransformatoren erfolgte ausschliesslich durch das Material und durch den Fahrtwind. Der Vorteil lag bei der Tatsache, dass die Belastungen bei einem Defekt geringer waren. So konnte kein Öl in die Umwelt gelangen.

Kommen wir zum elektrischen Aufbau des Transformators und dabei werden Sie vermutlich ein paar Überraschungen erleben. Die bei Wechselstrom genutzte Primärwicklung besass keinerlei Anzapfungen.

Damit ein Stromfluss erfolgen konnte, wurde die Spule über die an den Achsen montierten Erdungsbürsten mit den Schienen verbunden. So entstand ein geschlos-sener Stromkreis und es konnte Leistung übertragen werden.

Bevor wir nun mit dem Transformator weiterfahren können, müssen wir uns der Baureihe RABe 524 und dem dort verwendeten Gleichstrom zuwenden. Das mag Sie etwas überraschen, jedoch werden sie dann schnell erfahren, warum ich diesen Weg gewählt habe. Wichtig ist, dass wir nun wieder zur Dachleitung zurückkehren müssen, denn dort trennte sich der Strang für Gleichstrom von dem Pfad, den wir bereits kennen.

Die zusätzlichen Bauteile der Ausrüstung für Gleichstrom fanden in der Ausführung der Reihe RABe 523 schlicht keinen Platz mehr. Daher musste auf die Sitzreihe über dem Triebdrehgestell verzichtet werden. So hatte man den erforderlichen Platz gewonnen. Jedoch hatten die Teile auch Auswirkungen auf das Gewicht. Daher wurde die Reihe RABe 524 etwas schwerer. Doch nun zum Teil mit Gleichstrom. Auch dort gelangte die Spannung vom Stromabnehmer zu einem Hauptschalter.

Dieser zweite Hauptschalter wurde benötigt, da-mit man die beiden Strompfade für Wechsel- und Gleichstrom klar trennen konnte. Der Grund fand sich im Verhalten des Transformators bei Gleich-spannung.

Dieser hätte in der Primärwicklung wegen dem fehlenden elektromagnetischen Widerstand zu einem Kurzschluss geführt. Vom Aufbau her war der Hauptschalter jedoch identisch und so kam kein neues Modell zur Anwendung.

Nach dem Hauptschalter baute man einen Wech-selrichter ein. Dieser wurde über eine Eingangs-drossel mit der Gleichspannung versorgt und wandelte diese in einen Wechselstrom um.

Der Eingangsbereich dieses Wechselrichters wur-de schliesslich mit den Erdungsbürsten und somit mit den Schienen verbunden.

Man erzeugte so einen einfachen einphasigen Wechselstrom, der jedoch mit einer festgelegten Spannung arbeitete.

Dank der Eingangsdrossel konnte der Wechsel-richter auch mit geringerer Spannung als den formell vorhandenen 3 000 Volt betrieben wer-den.

Das war erforderlich, weil in diesen Netzen immer wieder grosse Schwankungen auftreten konnten. Jedoch war es so theoretisch auch möglich, den Triebzug mit einer Spannung von 1 500 Volt Gleichstrom zu betreiben. Lediglich die Einhaltung der maximalen Ströme musste dann geändert werden.

Ab dem vorgestellten Wechselrichter wurde dann eine eigene Spule im Transformator mit Spannung versorgt, womit wir bereits wieder zum Strang der Ausrüstung für Wechselstrom gelangen. Die Unterschiede zwischen Gleich- und Wechselstrom, sowie zwischen den beiden Frequenzen endeten nun im Transformator und genauer gesagt, bei dessen sekundären Wicklung. Wobei es gerade hier eine Abweichung gab, die eine Folge der Entwicklung war.

Die sekundäre Wicklung des Transformators war mit einer speziellen Anzapfung versehen worden. Dabei erfolgte mit dieser Anzapfung die Umschaltung zwischen 25 000 Volt und 15 000 Volt. Die Triebzüge der Baureihen RABe 521 und die RABe 523 mit den Nummern 523 001 – 523 012 besassen diese Anzapfung nicht, da die Variante für 25 000 Volt und 50 Hertz erst nach deren Auslieferung entwickelt wurde. Doch nun zu den restlichen RABe 523.

Die für reinen Betrieb mit 15 000 Volt und 16.7 Hertz ausgelegten RABe 523 hatten mit Ausnahme der erwähnten Nummern, diese Anzapfung auch. Hier wurde jedoch nur der Anschluss für diese Spannung verwendet. Das war auch bei der Reihe RABe 524 der Fall. Technisch war diese jedoch so aufgebaut worden, dass sie unter vier verschiedenen Stromsystemen hätte verwendet werden können. Lediglich die dazu erforderliche Umschaltung fehlte.

 

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